一種汽車懸架用磁流變阻尼器的製作方法

2023-07-01 01:19:31 4

專利名稱：一種汽車懸架用磁流變阻尼器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種耗能減振裝置，具體說是一種磁流變阻尼器，尤其是涉及一種汽車懸架用磁流變阻尼器裝置。
背景技術：
汽車懸架是車身與車橋之間一切傳遞力裝置的總稱，路面作用於車輪上的垂直反力，縱向力和側向反力以及這些力所產生的力矩都要通過懸架傳遞到車架或承載式車身。懸架的作用就是在傳遞這些力和力矩的同時，緩和不平路面傳給車架或車身的衝擊載荷，抑制車身的振動，提高車輛平順性(乘坐舒適性)和安全 性(操作穩定性)，減少動載荷引起的乘車人員的不適感和車上零部件損壞。因此懸架系統是影響汽車性能的關鍵部件，性能優良的汽車懸架系統是提高汽車總體性能的保證。汽車在使用過程中，載荷、車速、路況等行駛狀態會有較大變化，不同工況對於平順性和操縱穩定性的側重點不同，懸架特性也需要做相應變化。汽車懸架主要由彈簧和阻尼器組成。傳統懸架的彈簧和阻尼器參數一旦確定後就無法更改，屬於被動懸架，被動懸架難以滿足各種狀態下對懸架性能的較高要求。在此情況下，亟待開發出具有能夠實時變化性能的主動懸架或半主動懸架。從20世紀60年代以來，專家們開始研究由外部提供能源的主動懸架。它將傳感器測量得到的系統運動狀態信號輸入到電控單元，電控單元經過分析、判斷後給力發生器發出指令，產生主動控制力，從而滿足不同工況對懸架系統特性參數變化的要求。70年代開始出現半主動懸架，它通過控制閥調節彈簧剛度和減振器阻尼力，能耗很小，結構也比主動懸架簡單。隨著磁流變技術的發展，將磁流變阻尼器應用於汽車懸架的研究越來越受到重視，研究成果不斷增多，為車用磁流變阻尼器的開發奠定了基礎。在21世紀初期，國外已將磁流變阻尼器應用於高檔轎車的懸架上，其反應時間僅僅有幾毫秒，幾乎做到實時動態調節，能提供幾乎連續變化、範圍更寬的阻尼調節。到目前為止，汽車懸架用磁流變阻尼器的工程化應用時間還不長，應用還不普遍，而且其在結構、性能和製造工藝方面還亟需進一步改進，本發明創造是本申請人經過長時間的試驗，對阻尼器進行了改進，並取得了實質性的進展與成果，同時經過檢索知道與現有技術是不同的，經過檢索我們發現與本申請最為相關的專利申請文件如下
I、申請號200410079249. 2，名稱為汽車懸架系統磁流變液阻尼裝置，包括工作缸、活塞總成、補償器和密封裝置，工作缸被活塞總成分成上下兩腔，其內充滿磁流變液，活塞總成與工作缸壁間留有阻尼通道，連接工作缸的上下兩腔，工作缸的底部有補償器，端部由密封裝置密封；所述活塞總成包括空心活塞杆、導向器和活塞式磁場發生器，導向器和活塞式磁場發生器通過活塞杆同軸連接，活塞式磁場發生器的電磁線圈的引出線通過活塞杆的中心穿出，導向器內設置有連通阻尼通道和工作缸上腔的阻尼孔。2、申請號201110232851. 5，名稱為一種汽車懸架系統磁流變減振器，包括缸體、活塞杆、並列設置於缸體內的電磁活塞和浮動活塞，所述活塞杆從缸體靠近電磁活塞的一端伸入缸體內並與電磁活塞固定連接，缸體靠近電磁活塞的一端與活塞杆之間設置有密封組件，所述浮動活塞與電磁活塞之間、電磁活塞與密封組件之間分別形成兩個充滿磁流變液的腔室，電磁活塞上設置有連通兩個腔室的磁流變液通道，活塞杆的外端設置有用於減振器安裝的吊環，所述缸體上與活塞杆外端相對的一端設置有用於減振器安裝的底座，所述底座與浮動活塞之間形成補償氣室，底座上設置有與補償氣室連通的充放氣閥，補償氣室內的氣壓為I. 4 I. 6Mpa。3、申請號200910024718. 3，名稱為一種剪切閥式磁流變液阻尼減振器，由活塞軸、工作缸和勵磁結構組成，所述勵磁結構包括，在減振器的工作缸壁上沿軸向設有若干個線圈槽，電磁線按鏈式繞製成分組的勵磁線圈，勵磁線圈首尾或尾首正串連接，按節距為I個槽沿工作缸軸向單層嵌放在缸壁上的線圈槽內，這樣每個線圈組形成兩個磁極，相鄰線圈組形成同性磁極，相鄰槽中的線圈邊互為反向電流，每個線圈邊通過活塞軸、工作缸和間隙產生一個閉合磁迴路。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有汽車懸架的性能固定，不能隨著行駛路況 變化而進行相應調整的缺點，提供一種設計合理、結構簡單、阻尼性能可調的磁流變阻尼器
>J-U ρ α裝直。為達到以上目的，本發明通過以下技術方案來實現一種汽車懸架用磁流變阻尼器，包括單出杆液壓缸、防塵罩、連接頭、自由活塞和單向充氣閥，所述單出杆液壓缸內腔有磁流變液，所述單出杆液壓缸包括缸體、設置於缸體內部的活塞和設置於活塞上的活塞杆，缸體上設置有端蓋，所述活塞杆穿過端蓋伸出於缸體外，所述端蓋設置有兩個，分別安裝於缸體的兩端；所述活塞中部繞有勵磁線圈，活塞與缸體內壁設置有間隙供磁流變液往返流動於兩個腔室，活塞和活塞杆的中軸線上開導線孔，導線孔內設置有導線，所述導線與勵磁線圈連接；所述自由活塞設置在缸體中不帶活塞杆的腔室內，將不帶活塞杆的腔室分成兩個腔室，分別為磁流體腔和體積補償腔，所述體積補償腔設在自由活塞和端蓋之間，體積補償腔內充填高壓氮氣，在體積補償腔的端蓋內側安裝有單向充氣閥，並在端蓋上開設通氣孔；所述單出杆液壓缸的一端頭設置有防塵罩，活塞杆輸出端置於防塵罩內，防塵罩遠離液壓缸的一端頭設置有連接頭，同時遠離防塵罩的缸體的另外一端頭上同樣設置有連接頭。作為本發明的進一步改進，所述體積補償腔內設置有螺旋彈簧來進一步提供彈性恢復力。作為本發明的進一步改進，所述體積補償腔內不充高壓氣體，也不安裝單向充氣閥，替換的設置有螺旋彈簧，遠離防塵罩一端的端蓋上設置有通氣孔。作為本發明的進一步改進，所述活塞和缸體均採用高磁導率的金屬材料製成，活塞、缸體和兩者之間的磁流變液組成磁迴路；當在活塞上的線圈中通入電流時,磁迴路中出現磁場，在磁場的作用下，磁流變液的剪切屈服強度瞬間增大，則整個阻尼器的阻尼耗能能力增強。作為本發明的進一步改進，所述自由活塞的兩端均採用動密封圈分別密封磁流變液和高壓氣體，在自由活塞軸向的中間加裝耐磨導向環，防止自由活塞翻轉。自由活塞將磁流體腔中的磁流變液和體積補償腔中的高壓氣體隔離。
作為本發明的進一步改進，在活塞的上部和防塵罩的內側安裝防衝塊一和防衝塊二，用於防止活塞杆和缸體的相對位移過大導致兩者相撞而損壞阻尼器，兩個防衝塊均與活塞杆同軸，並依靠防衝塊與活塞杆之間的摩擦力對防衝塊的位置進行固定。作為本發明的進一步改進，所述穿過活塞杆的端蓋的內側安裝動密封圈，動密封圈採用止擋結構安裝定位，在上述端蓋安裝活塞杆的通孔中，靠近兩側各安裝一個導向環，起到對活塞杆導向的作用，上述端蓋上設有貫通的注液孔。作為本發明的進一步改進，所述活塞杆與活塞連接的一端設置臺肩，臺肩和活塞之間設置有密封圈，臺肩和活塞壓緊密封圈，用於密封磁流變液，防止磁流變液經由導線孔洩漏。本發明的一種汽車懸架用磁流變阻尼器通過上、下兩個連接頭分別連接到汽車的車架和車軸上，與懸架彈簧並聯，有益效果如下汽車懸置用磁流變阻尼器結構簡單、性能 可靠、佔據空間小、反應迅速、提供的阻尼力大，可用於各類汽車的前、後懸架當中，能夠根據車輛的行駛路況和車身的振動狀況實時改變懸架的動力學特性，從而改善汽車的乘坐舒適性和操縱穩定性；所述單出杆阻尼器內部要設置體積補償腔和單向充氣閥，體積補償腔中多採用充填高壓氮氣來獲得一定的恢復力，同時我們還採用螺旋彈簧能夠提高體積補償腔的彈性恢復力，適當降低補償腔中的氣體壓力，提高氣密性，使可靠性提高。同時通過以上內容，我們可以發現本發明與背景技術或現有技術是不同的，包括但不限於以下所述
I)對比專利《汽車懸架系統磁流變減振器》(申請號200410079249.2)中的磁流變阻尼器採用的工作模式是閥式，其整個磁路都內置於缸體之中，隨著活塞一起移動。而在我們申請的專利中，磁流變阻尼器採用的是剪切式和閥式的混合工作模式。這樣的工作模式將缸筒作為磁通路，這與對比專利中的是有明顯差異的。本專利中的內置式單向充氣閥由於有缸體的保護，不會受到外部撞擊力的破壞。同時內置式單向閥處於氮氣的保護之中，不易被腐蝕失效。除此之外，在對比專利《汽車懸架系統磁流變減振器》(申請號200410079249. 2)中，充放氣閥的軸線與減振器垂直，形成了懸臂梁結構，而減振器主要受到的是軸向振動激勵，所以容易使閥體振動較大，降低氣體密封的可靠性。而我們的內置式單向閥的軸線與阻尼器同軸，可避免閥體出現懸臂梁式的振動，提高密封可靠性。2)對比專利《一種汽車懸架系統磁流變液阻尼裝置》(申請號201110232851. 5)中，其補償腔的工作原理與我們申請的專利不同，我們的專利結構更為簡單，可靠性更高。3)對比專利《一種剪切閥式磁流變液阻尼減振器》(申請號200910024718. 3)中，其勵磁線圈置於缸壁上，這使得在出力相同的情況下，該減振器的結構尺寸較大。而在我們申請的專利中，勵磁線圈是置於活塞上的，在相同出力情況下，結構尺寸就要小得多。綜上所述，本申請均是不同於對比專利中的原理和結構形式，還包括但不限於
(I)在補償腔中採用內置的單向充氣閥，這在對比專利與現有技術中都是沒有的，具體技術效果見上面說明。(2)在體積補償腔中，採用螺旋彈簧或採用螺旋彈簧和高壓氣體混合來提供恢復力，這在對比專利中也都是沒有的，具體技術效果見上面說明。(3)活塞杆與主活塞連接處的密封形式，這也是對比專利中不具備的，提高了磁流變液與導線孔之間密封的可靠性。


圖I是本發明結構示意圖。圖2是本發明動密封圈定位結構示意圖。圖3是本發明活塞和活塞杆連接示意圖。圖4是本發明第二實施方式的螺旋彈簧安裝示·意圖。圖5是本發明第三實施方式的螺旋彈簧安裝示意圖。圖中防塵罩I、上連接頭2、下連接頭3、自由活塞4、單向充氣閥5、磁流變液6、缸體7、活塞8、活塞杆9、上端蓋10、下端蓋11、勵磁線圈12、導線13、體積補償腔14、動密封圈15、耐磨導向環16、防衝塊一 17、防衝塊二 18、導向環19、動密封圈20、止擋結構21、密封圈22、螺旋彈簧23、通氣孔24。
具體實施例方式為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。實施例一
如圖I所示本實施例提出一種汽車懸架用磁流變阻尼器，包括單出杆液壓缸、防塵罩
I、上連接頭2、下連接頭3、自由活塞4和單向充氣閥5，所述單出杆液壓缸內腔有磁流變液6，所述單出杆液壓缸包括缸體7、設置於缸體內部的活塞8和設置於活塞上的活塞杆9，缸體7上設置有端蓋，所述端蓋設置有兩個分別為上端蓋10和下端蓋11，分別安裝於缸體7的兩端，所述活塞杆9穿過上端蓋10伸出於缸體7外；所述活塞8中部繞有勵磁線圈12，活塞8與缸體7內壁設置有間隙供磁流變液6往返流動於兩個腔室，活塞8和活塞杆9的中軸線上開導線孔，導線孔內設置有導線13，所述導線13與勵磁線圈12連接；所述自由活塞4設置在缸體7中不帶活塞杆的腔室內，將不帶活塞杆的腔室分成兩個腔室，分別為磁流體腔和體積補償腔14，所述體積補償腔設在自由活塞和端蓋之間，所述體積補償腔14內充填高壓氮氣或其他高壓氣體，在下端蓋11內側安裝有單向充氣閥5 ;所述單出杆液壓缸的一端頭設置有防塵罩1，活塞杆9輸出端置於防塵罩I內，防塵罩I遠離液壓缸的一端頭設置有上連接頭2，同時遠離防塵罩I的缸體7的另外一端頭上同樣設置有下連接頭3。作為本實施例的進一步具體實施方式
，所述活塞8和缸體7均採用高磁導率的金屬材料製成，活塞8、缸體7和兩者之間的磁流變液6組成磁迴路；當在活塞上的線圈中通入電流時，磁迴路中出現磁場，在磁場的作用下，磁流變液的剪切屈服強度瞬間增大，則整個阻尼器的阻尼耗能能力增強。作為本實施例的進一步具體實施方式
，如附圖一所示，所述自由活塞4的兩端均採用動密封圈15分別密封磁流變液和高壓氣體，在自由活塞4軸向的中間加裝耐磨導向環16，防止自由活塞翻轉，自由活塞將磁流體腔中的磁流變液和體積補償腔中的高壓氣體隔離。
作為本實施例的進一步具體實施方式
，如附圖一所示，在活塞8的上部和防塵罩的內側安裝防衝塊一 17和防衝塊二 18，用於防止活塞杆和缸體的相對位移過大導致兩者相撞而損壞阻尼器，兩個防衝塊均與活塞杆同軸，並依靠防衝塊與活塞杆之間的摩擦力對防衝塊的位置進行固定。作為本實施例的進一步具體實施方式
，如附圖I和圖2所示，所述穿過活塞杆9的上端蓋10的內側安裝動密封圈20，動密封圈20採用止擋結構21安裝定位，在上端蓋安裝活塞杆的通孔中，靠近兩側各安裝一個導向環19，起到對活塞杆導向的作用，上端蓋上設有貫通的注液孔。作為本實施例的進一步具體實施方式
，如附圖I和圖3所示，所述活塞杆9與活塞8連接的一端設置臺肩，臺肩和活塞之間設置有密封圈22，臺肩和活塞壓緊密封圈，用於密封磁流變液，防止磁流變液經由導線孔洩漏。 實施例二
如附圖4所示，作為本發明的另一種實施方式，與實施例一不同之處在於，所述體積補償腔14內在自由活塞4和下端蓋11之間還設置有螺旋彈簧23來提供恢復力。實施例三
如附圖所示，作為本發明的另一種實施方式，與實施例一不同之處在於，替換的所述體積補償腔14內不充填高壓氣體，在下端蓋11內側不安裝單向充氣閥5，所述自由活塞4和下端蓋11之間採用螺旋彈簧23來提供恢復力，並在下端蓋11上開通氣孔24。本實施例一種汽車懸架用磁流變阻尼器通過上、下兩個連接頭分別連接到汽車的車架和車軸上，與懸架彈簧並聯，可實現如下有益效果汽車懸置用磁流變阻尼器結構簡單、性能可靠、佔據空間小、反應迅速、提供的阻尼力大，可用於各類汽車的前、後懸架當中，能夠根據車輛的行駛路況和車身的振動狀況實時改變懸架的動力學特性，從而改善汽車的乘坐舒適性和操縱穩定性。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種汽車懸架用磁流變阻尼器，其特徵在於，包括單出杆液壓缸、防塵罩、連接頭、自由活塞和單向充氣閥，所述單出杆液壓缸內腔有磁流變液，所述單出杆液壓缸包括缸體、設置於缸體內部的活塞和設置於活塞上的活塞杆，缸體上設置有端蓋，所述活塞杆穿過端蓋伸出於缸體外，所述端蓋設置有兩個，分別安裝於缸體的兩端；所述活塞中部繞有勵磁線圈，活塞與缸體內壁設置有間隙供磁流變液往返流動於兩個腔室，活塞和活塞杆的中軸線上開導線孔，導線孔內設置有導線，所述導線與勵磁線圈連接；所述自由活塞設置在缸體中不帶活塞杆的腔室內，將不帶活塞杆的腔室分成兩個腔室，分別為磁流體腔和體積補償腔，所述體積補償腔設在自由活塞和端蓋之間，體積補償腔內充填高壓氮氣，在體積補償腔的端蓋內側安裝有單向充氣閥，並在端蓋上開設通氣孔；所述單出杆液壓缸的一端頭設置有防塵罩，活塞杆輸出端置於防塵罩內，防塵罩遠離液壓缸的一端頭設置有連接頭，同時遠離防塵罩的缸體的另外一端頭上同樣設置有連接頭。
2.如權利要求I所述的一種汽車懸架用磁流變阻尼器，其特徵在於，所述體積補償腔內設置有螺旋彈簧。
3.如權利要求I所述的一種汽車懸架用磁流變阻尼器，其特徵在於，所述體積補償腔內不充高壓氣體，也不安裝單向充氣閥，替換的設置有螺旋彈簧，遠離防塵罩一端的端蓋上設置有通氣孔。
4.如權利要求I所述的一種汽車懸架用磁流變阻尼器，其特徵在於，所述活塞和缸體均採用高磁導率的金屬材料製成，活塞、缸體和兩者之間的磁流變液組成磁迴路。
5.如權利要求I所述的一種汽車懸架用磁流變阻尼器，其特徵在於，所述自由活塞的兩端均採用動密封圈分別密封磁流變液和高壓氣體，在自由活塞軸向的中間加裝耐磨導向環，防止自由活塞翻轉；自由活塞將磁流體腔中的磁流變液和體積補償腔中的高壓氣體隔離。
6.如權利要求I所述的一種汽車懸架用磁流變阻尼器，其特徵在於，在活塞的上部和防塵罩的內側安裝防衝塊一和防衝塊二，兩個防衝塊均與活塞杆同軸，並依靠防衝塊與活塞杆之間的摩擦力對防衝塊的位置進行固定。
7.如權利要求I所述的一種汽車懸架用磁流變阻尼器，其特徵在於，所述穿過活塞杆的端蓋的內側安裝動密封圈，動密封圈採用止擋結構安裝定位，在上述端蓋安裝活塞杆的通孔中，靠近兩側各安裝一個導向環，起到對活塞杆導向的作用，上述端蓋上設有貫通的注液孔。
8.如權利要求I所述的一種汽車懸架用磁流變阻尼器，其特徵在於，述活塞杆與活塞連接的一端設置臺肩，臺肩和活塞之間設置有密封圈，臺肩和活塞壓緊密封圈。
全文摘要
本發明公開一種汽車懸架用磁流變阻尼器，其特徵在於，包括單出杆液壓缸、防塵罩、連接頭、自由活塞和單向充氣閥，所述單出杆液壓缸內腔有磁流變液，活塞中部繞有勵磁線圈，活塞與缸體內壁設置有間隙供磁流變液往返流動於兩個腔室，活塞和活塞杆的中軸線上開導線孔，導線孔內設置有導線，所述導線與勵磁線圈連接；在體積補償腔的端蓋內側安裝有單向充氣閥，並在端蓋上開設通氣孔；所述單出杆液壓缸的一端頭設置有防塵罩，活塞杆輸出端置於防塵罩內，防塵罩合缸體端頭上設置有連接頭，本發明通過上、下兩個連接頭分別連接到汽車的車架和車軸上，與懸架彈簧並聯，為一種設計合理、結構簡單、阻尼性能可調的磁流變阻尼器。
文檔編號B60G17/08GK102889332SQ20121041106
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月25日 優先權日2012年10月25日
發明者塗奉臣, 賀才春, 寧響亮, 侯彬彬 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司